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文獻解讀

集思慧遠客戶發表《華南四種藥用植物葉、莖、根的內生真菌群落》

FABURIQI:2019-03-17 LIULANCISHU:799



  研究背景

  砂仁Amomum villosum,土沉香Aquilaria sinensis,巴戟天Morinda officinalis和廣藿香Pogostemon cablin是我國南方著名的藥用植物,具有獨特的藥理活性,但它們的內生真菌很少被報道。采用高通量測序技術,對4種藥用植物的葉、莖、根相關內生真菌群落進行了研究。從四種藥用植物中,共收集到169,149種內生真菌序列(reads),并將其分為791個可操作的分類單元(OTU)。這些OTUs分類學跨越5門,27科,75目,167科,291屬。在屬水平上,毛竹屬、念珠菌屬、黃球藻屬和隱球菌屬是砂仁A. villosum的優勢屬;土沉香A. sinensis的優勢屬為黑孢子菌屬、Tylopilus屬、線蟲捕捉菌屬、梨孢霉屬和棒孢屬;巴戟天M.officinalis的優勢屬為赭霉屬、尾孢屬、曲霉屬、Cyphellophora屬;廣藿香P.cablin的優勢屬為Cladophialophora屬、Meira屬、Sakaguchia屬、青霉屬。4種藥用植物中,巴戟天的內生真菌多樣性最高(H’>4.25),而土沉香的內生真菌多樣性最低(H’>2.37)。同一種植物不同器官間內生真菌群落具有顯著差異。


  材料與方法

  樣品采集和表面消毒

  不同植物:砂仁、土沉香、巴戟天和廣藿香;

  不同器官:莖、葉、根;

  所有樣品采集均保持無菌環境;附著在組織表面的泥漿和顆粒用蒸餾水沖走,75%乙醇浸泡1min,0.1%HgCl2浸泡1min,以清洗植物表面的微生物。


  測序平臺

  真菌內轉錄間隔區(ITS1);Illumina MiSeq PE250


  生信分析

  FLASH用于原始數據分析;Trimmonatic為前處理工具;UCHIME刪除嵌合體;QIIME用于OTU聚類等;GenBank和IndexFungorum用于數據庫檢索。


  真菌群落組成的統計分析

  利用Mothur對有效的OTUs豐富度指數(Chao 1和Shannon指數)進行了分析。為確定4種藥用植物內生真菌間的關系,采用維恩圖和非度量多維標度法(NMDS)分析了內生真菌OTUs的異同。為了估計真菌群落間的相似性,統計Sorenson的配對相似系數CS(%)=2j/(a+b)×%,其中j是兩個不同物種共享的OTU數,a和b分別表示樣本a和樣本b的OTU數。


  主要研究結果

  

  1F內生真菌分類學分析

  791 OTUs可分為779 OTUs門級、732 OTUs綱級、705 OTUs目級、667 OTUs科級、691 OTUs屬級和未知分類群12 OTUs。它們在分類學上跨越5門,27綱,72目,167科,291屬。

  圖1 所有樣本的序列(Reads)和OTUs的分類分布


  集思慧遠客戶發表文章《華南四種藥用植物葉、莖、根的內生真菌群落》


  2F內生真菌的多樣性與相似性

  表2 四種中草藥植物及不同器官的多樣性指數

  圖2 四種不同的中草藥植物內生真菌的異同

  注:a.4種不同植物的內生真菌維恩圖;b.4種植物同一器官內生植物的維恩圖。BJT代表巴戟天,BMX代表土沉香,CSR代表砂仁,GHX代表廣藿香,“-r”指植物的根,“-s”是指植物的莖,“-l”是指植物的葉子。


  在本研究中的791種OTUs中,僅從一種植物中檢測到617種,從兩種植物中檢測到142種,從三種植物中檢測到23種,從所有四種植物中檢測到9種,這表明一些獨特的OTUs只屬于一種植物(圖2)。


  表3 四種傳統中藥植物內生真菌群落組成的相似性系數

  圖3 同一種植物不同器官內生真菌的異同

  圖4 基于Bray Curtis的非度量多維尺度(NMDS)分析


  根據從4種植物群落樣本中推斷出的791 OTUs計算出的Jaccard差異,NMDS分析表明,該真菌群落具有一定程度的寄主特異性,表現出一個趨勢,即A. sinensis內生真菌多樣性與P. cablin相似(圖4)。NMDS和Sorenson相似系數的數據顯示了相似的結果(表3)。


  總結

  總之,高通量測序為真菌群落多樣性的研究提供了簡便、快捷的途徑。研究結果表明,與傳統方法相比,四種本地的中草藥及其各自的器官(葉、莖和根)有著更豐富的內生真菌種類。4種植物的內生真菌多樣性和群落差異顯著。同時,同一寄主植物不同器官間的內生真菌也有顯著差異。本研究僅收集了4種中草藥植物,進一步的內生真菌研究應包括更多的植物種類。鑒于中草藥的藥用功效和代謝產物,研究成果對今后中藥在醫藥和人體健康領域的研究具有一定的參考價值。


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